(57)【要約】【課題】表示品位を向上させることができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも４色の着色層からなるカラーフィルタが画素領域毎に配置されたカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置であって、上記カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層が配置され、上記遮光層は、カラーフィルタ間における幅が着色層間における幅よりも大きい液晶表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４色の着色層からなるカラーフィルタが画素領域毎に配置されたカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置であって、
該カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層が配置され、
該遮光層は、カラーフィルタ間における幅が着色層間における幅よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタは、少なくとも４色の着色層が嵌合配列されたものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記嵌合配列は、着色層間の遮光層が行方向及び列方向のうち少なくとも一方で段違い構造を有するものであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタは、２行３列に配置された四角形の６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層が凸字形状を構成し、２行目に配列された３つの着色層が凹字形状を構成し、該凸字形状と凹字形状とが嵌合したものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、着色層間の遮光層が行方向及び列方向のうち少なくとも一方で波形状を有するものであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタは、２行３列に配置された６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層と２行目に配列された３つの着色層との間に配置された遮光層が屈曲していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶表示装置は、副画素が画素毎に反転駆動されることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶表示装置は、カラーフィルタ基板、及び／又は、カラーフィルタ基板に対向する基板の液晶層側に液晶配向制御構造を有し、
該液晶配向制御構造は、副画素毎に略同一の構造を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶表示装置は、表示モードが垂直配向モードであり、
前記液晶配向制御構造は、略十字形であることを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、多原色カラー表示を行う大型の液晶テレビジョン（ＴＶ）等に好適に用いられる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は現在、広く普及しており、今後も一層の普及が期待されている。このような状況下、今まで以上に広い範囲の色再現を目指そうとする活動は盛んであり、今後、特殊な用途は当然として、テレビジョン（ＴＶ）も含めて期待が高い技術分野である。
【０００３】
一般的に、液晶表示装置には、カラー表示を実現するために、数色の着色層が画素毎に基板上に配置されたカラーフィルタ基板が搭載される。しかしながら、従来の液晶表示装置では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３原色の着色層を用いたものがほとんどであり、ｘｙ色度図におけるＲＧＢの三角形内部の色しか再現することができないため、Ｒの補色であるシアン（Ｃ）、Ｇの補色であるマゼンタ（Ｍ）、Ｂの補色である黄色（Ｙ）の彩度が小さくなるという点で改善の余地があった。
【０００４】
これに対し、３色より多い色を用いて色再現範囲が広い表示を行おうという試みが、最近活発化している。例えば、ＲＧＢの着色層に加え、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及び黄色（Ｙ）の着色層を追加したもの等が挙げられる。このような６原色の着色層を有する形態としては、図３に示すように、副画素と画素との面積比率が調整されたもの等が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この形態によれば、通常、３原色の着色層を有する形態に比べて、１つのカラーフィルタを構成する着色層の数が多くなるため、画素間の干渉が大きくなり、画像が不鮮明になってしまうという点で改善の余地があった。また、画素ピッチが大きくなるため、解像度が小さくなる結果、画素サイズが大きい場合には、特定の色を出したときに、画面にざらつき感が出てしまうという点で改善の余地があった。なお、側色的に正確な色再現が可能で、ＸＹＺと信号値との連続性を有し、色再現域を最大に利用する色再現システムが開示されているが（例えば、特許文献２参照。）、この色再現システムは、画像の不鮮明さや画面のざらつき感を低減するものではない。
【特許文献１】国際公開第０３／０８８２０３号パンフレット
【特許文献２】特開２０００−２５３２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、表示品位を向上させることができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、少なくとも４色の着色層からなるカラーフィルタが画素領域毎に配置されたカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置について種々検討したところ、画素間の干渉に着目した。そして、カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層を配置し、かつカラーフィルタ間における幅を着色層間における幅よりも大きくすることにより、画素間の干渉を低減することができる結果、画像の不鮮明さを低減し、表示品位を向上させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、少なくとも４色の着色層からなるカラーフィルタが画素領域毎に配置されたカラーフィルタ基板を備える液晶表示装置であって、上記カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層が配置され、上記遮光層は、カラーフィルタ間における幅が着色層間における幅よりも大きい液晶表示装置である。
以下、本発明を詳述する。
【０００８】
本発明の液晶表示装置は、少なくとも４色の着色層からなるカラーフィルタが画素領域毎に配置されたカラーフィルタ基板を備えるものである。上記着色層は、入射した光のうち、所定の波長範囲の可視光を選択的に透過させるものであれば、特に限定されず、例えば、顔料を分散させた感光性樹脂からなる膜等が挙げられる。本発明においては、少なくとも４色の着色層の集合がカラーフィルタとして画素領域毎に配置され、各着色層を透過する光の輝度が調整されることにより、画素毎に所望の色を表示することが可能である。上記着色層の色の組み合わせとしては、特に限定されず、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）及び黄色（Ｙ）又はシアン（Ｃ）の４原色、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ及びＣの５原色、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｃ及びマゼンタ（Ｍ）の６原色が挙げられる。画素は、カラー画像の最小表示単位となり、本発明においては、少なくとも４色のドット（副画素）からなる。なお、本明細書において、画素領域とは、本発明の液晶表示装置において１つの画素に対応する領域のことである。
【０００９】
上記カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層が配置され、上記遮光層は、カラーフィルタ間における幅が着色層間における幅よりも大きいものである。上記カラーフィルタ間及び着色層間に遮光層を配置することにより、画素電極間等の表示に有効でない領域における光漏れを防ぎ、コントラストを確保することができる。また、カラーフィルタ間における幅を着色層間における幅よりも大きくすることにより、画素間の干渉を小さくし、画素毎に彩度が高い色を呈することができるため、画像の不鮮明さを低減することができる。上記遮光層は、カラーフィルタ間における幅が着色層間における幅の２．５倍以上であることが好ましい。２．５倍未満であると、鮮明な画像を提供することができなくなるおそれがある。
【００１０】
なお、上記遮光層としては、黒色着色剤を含む樹脂材料で形成されたもの、複数色の着色層を重ね合わせて遮光性を与えたもの、クロムからなるもの等が挙げられるが、低反射性、低コストの観点から、黒色着色剤を含む樹脂材料で形成されたもの、複数色の着色層を重ね合わせて遮光性を与えたものが好ましい。上記黒色着色剤としては、カーボンブラック、黒色の有機顔料、黒色の無機顔料等が挙げられ、上記樹脂材料としては、アクリル系の感光性樹脂、ポリイミド系の非感光性樹脂等が挙げられる。
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、上記カラーフィルタ基板を構成要素として含むものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。本発明の液晶表示装置は、通常、ＴＦＴアレイ基板、液晶層、偏光板、位相差フィルム等の各種光学フィルムを構成要素として含むものである。
【００１２】
本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記カラーフィルタは、少なくとも４色の着色層が嵌合配列されたものであることが好ましい。これによれば、カラーフィルタを構成する個々の着色層が互いに入り組んで配置されるため、通常の構造と比べて、画面のざらつき感を低減することができる。
なお、本明細書において、嵌合配列とは、列状に並べられた１組の着色層と列状に並べられた他の１組の着色層とが平面視したときに嵌合しているように見える関係にあることをいう。また、上記カラーフィルタの平面形状としては、正方形や略矩形等の四角形が好ましく、略矩形がより好ましい。なお、本明細書において、略矩形とは、矩形のみならず、本発明と作用効果の観点から、矩形と同視し得るものも含むものである。
【００１３】
上記嵌合配列は、着色層間の遮光層が行方向及び列方向のうち少なくとも一方で段違い構造を有するものであることが好ましい。これによれば、画面のざらつき感をより低減することができる。上記カラーフィルタの好ましい形態としては、例えば、２行３列に配置された四角形の６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層が凸字形状を構成し、２行目に配列された３つの着色層が凹字形状を構成し、該凸字形状と凹字形状とが嵌合したものである形態（例えば、図２（ａ）に示す形態）が挙げられる。なお、上記カラーフィルタの平面形状としては、正方形や略矩形等の四角形が好ましく、略矩形がより好ましい。
【００１４】
上記カラーフィルタは、着色層間の遮光層が行方向及び列方向のうち少なくとも一方で波形状を有するものであることが好ましい。これによっても、カラーフィルタを構成する個々の着色層が互いに入り組んで配置されるため、通常の構造と比べて、画面のざらつき感を低減することができる。上記カラーフィルタの好ましい形態としては、例えば、２行３列に配置された６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層と２行目に配列された３つの着色層との間に配置された遮光層が屈曲している形態（例えば、図２（ｂ）及び（ｃ）に示す形態）が挙げられる。
なお、上記カラーフィルタの平面形状としては、正方形や略矩形等の四角形が好ましく、略矩形がより好ましい。
【００１５】
上記液晶表示装置は、副画素が画素毎に反転駆動されることが好ましい。これにより、各画素の対応する副画素の駆動電圧の極性が、画素毎に反転されるため、特定の色を出したときに生じるフリッカ、焼付き等を低減することかできる。例えば、カラーフィルタが３行２列でマトリックス配列された６色の着色層からなる場合には、上記液晶表示装置は、駆動電圧の極性が列方向で２ドット毎に反転するように駆動（縦２ドット反転駆動）されることが好ましい。
【００１６】
上記液晶表示装置は、カラーフィルタ基板、及び／又は、カラーフィルタ基板に対向する基板の液晶層側に液晶配向制御構造を有し、上記液晶配向制御構造は、副画素毎に略同一の構造を有することが好ましい。これにより、副画素間で視角特性を略同一にすることができるため、斜め方向から見た場合のカラーシフトを低減することができる。上記配向制御構造としては、突起構造物、スリット等が挙げられる。上記突起構造物の材料としては、低誘電性絶縁材料等が挙げられ、上記スリットとしては、画素電極や対向電極に設けられたもの等が挙げられる。
【００１７】
上記液晶表示装置は、表示モードが垂直配向モードであり、上記液晶配向制御構造は、略十字形であることが好ましい。上記液晶表示装置の表示モードとして垂直配向モードを採用することにより、コントラストの向上を図ることができるとともに、略十字形の液晶配向制御構造をカラーフィルタ基板、及び／又は、カラーフィルタ基板に対向する基板の液晶層側に設けることにより、副画素間で視角特性を略同一にすることができる。また、上記略十字形の液晶配向制御構造は、様々なレイアウトのカラーフィルタに適用することができる。
【００１８】
なお、垂直配向モードとは、電圧無印加時に液晶分子が基板面に略垂直に配向しており、電圧の印加で液晶分子を倒れ込ますことで表示を行う方式である。垂直配向モードとしては、上記液晶配向制御構造により、液晶セルを複数のドメインに分割したＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等が挙げられる。なお、垂直配向モードの液晶表示装置では、液晶分子は、負の誘電率異方性を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のカラーフィルタ基板によれば、カラーフィルタ間における遮光層の幅を着色層間における遮光層の幅よりも大きくすることにより、画素間の干渉を低減することができるため、画像の不鮮明さを低減し、表示品位を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
本実施例では、ＢＭのカラー画素間における幅が１００μｍ、カラー画素内（着色層間）における幅が４０μｍ、カラー画素ピッチが約１０００μｍ、カラー画素単位の総数が１３６５（水平）×７６８（垂直）個である６０型相当のパネルを一部設計し、試作した。カラー画素ピッチ及びＢＭの幅について表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
（比較例１）
本比較例では、ＢＭのカラー画素間における幅を４０μｍにしたこと以外は、実施例１と同様である。カラー画素ピッチ及びＢＭの幅について表１に示す。
【００２４】
＜実施例１と比較例１との比較＞
多原色カラー表示では、画素配列が従来に比べて複雑になり、カラー画素を構成するカラー副画素（着色層）の数が略２倍になる。本実施例で試作したパネルは、画素毎に幅が大きいブラックマトリックス（ＢＭ）１１で囲うことにより、カラー画素（カラーフィルタ）単位が明確になった。すなわち、隣り合うカラー画素間の干渉がなくなるため、カラー画素毎に明確な色を呈することができ、比較例１で試作したパネルに比べて、鮮明な表示が可能であることを確認した。
【００２５】
本実施例のように、ＢＭのカラー画素間における幅をカラー画素内における幅よりも広くすることにより、画質改善、特に鮮明な画像を提供することができる。なお、本実施例では、ＢＭのカラー画素間における幅を１００μｍとしたが、この数値は、ディスプレイの大きさ、画素サイズ等に応じて、適宜、選択すればよい。
【００２６】
（実施例２〜４）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例２〜４に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
実施例２〜４に係るカラーフィルタは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及び黄色（Ｙ）の６原色の着色層からなる。実施例２に係るカラーフィルタは、図２（ａ）に示すように、平面形状が四角形であり、２行３列に配置された四角形の６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層１０Ｒ、１０Ｍ及び１０Ｂが凹字形状を構成し、２行目に配列された３つの着色層１０Ｃ、１０Ｇ及び１０Ｙが凸字形状を構成し、該凹字形状と凸字形状とが嵌合したものである。また、実施例３に係るカラーフィルタは、図２（ｂ）に示すように、平面形状が四角形であり、２行３列に配置された６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂからなる組と２行目に配列された３つの着色層１０Ｃ、１０Ｍ及び１０Ｙからなる組との間に配置された遮光層１１が屈曲している。更に、実施例４に係るカラーフィルタは、図２（ｃ）に示すように、平面形状が四角形であり、２行３列に配置された６つの着色層からなり、平面視したときに１行目に配列された３つの着色層１０Ｒ、１０Ｍ及び１０Ｂからなる組と２行目に配列された３つの着色層１０Ｃ、１０Ｇ及び１０Ｙからなる組との間に配置された遮光層１１が屈曲している。なお、図２（ａ）及び（ｃ）では、Ｒ、Ｇ及びＢの着色層が、別のスキャンラインに相当する位置に配置されており、（ｂ）では、Ｒ、Ｇ及びＢの着色層が、同じ行に配置されている。
【００２７】
（比較例２）
図３は、比較例２に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
比較例２に係るカラーフィルタもまた、図３に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ及びＹの６原色の着色層からなる。なお、Ｒ、Ｇ及びＢの着色層は、同じ行に配置されている。
【００２８】
＜実施例２〜４と比較例２との比較＞
実施例２〜４に係るカラーフィルタの構成によれば、個々の原色の副画素が互いに入り組んで配置されているため、解像度の観点から、混じりがよく、画素サイズが大きい場合にも、比較例２に係るカラーフィルタの構成に比較して、画面の粗さを低減することができた。
【００２９】
＜実施例５及び６と比較例３との比較＞
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例５及び６に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、図５は、比較例３に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
本実施例では、駆動極性について限定したものである。従来のＴＦＴ液晶ディスプレイで広く用いられている駆動極性として、縦横１ドット反転駆動がある。図５に示すように、画素が３行２列でマトリックス状に配列された６色の副画素からなる多原色カラー方式に縦横１ドット反転駆動を適用すると、個々の原色に対応する副画素が縦方向で同極性となり、特定の色を表示した場合に、フリッカが目立つことになる。また、フリッカが目立つということは、信頼性の上では、焼き付き特性にも影響を与える。この場合、無色の焼き付きではなく、特定の色を表示したときに焼き付きが目立つことになることから、グレー表示での焼き付きに比較して、著しく目立つものであり、改善が必須である。
【００３０】
これに対しては、図４（ａ）に示すように、縦２ドット反転駆動を適用すればよい。また、図４（ｂ）は、縦２ドット反転駆動を適用した別の例を示す。これによれば、全ての副画素と周りの対応する同色の副画素とをドット反転の関係にすることができる。したがって、同一のパネルを用いて、駆動方法による違いを確認したところ、図４（ａ）及び（ｂ）に示す駆動方法を適用した場合は、図５に示す駆動方法を適用した場合に比べ、フリッカ及び焼き付きが低減されていた。
【００３１】
なお、各画素には、できるだけ正負の極性で同じ電圧（絶対値）が印加されるよう、ゲート電極、画素電極、データ電極間の容量等を考慮し、保持容量Ｃｓの大きさ等も、副画素も含めて最適化されていることが前提である。駆動条件のみを変えても、充分な特性、信頼性は得られないからである。
【００３２】
（実施例７〜１０）
図６〜９（ａ）は、本発明の実施例７〜１０に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、液晶配向制御構造の構成を示す平面模式図である。なお、図６〜９（ｂ）中の黒塗りの実線及び破線は、液晶配向制御構造（低誘電性絶縁材料からなる突起構造物又は電極スリット）を示しており、各々形成される基板が異なることを示している。
多原色カラー表示パネルでは、画素のレイアウトが従来に比較して複雑になる。したがって、個々の副画素毎に視角特性を同一にしないと、斜めから見た場合のカラーシフトが大きくなり、多原色カラー表示によって広く色再現範囲を得たとしても、高画質表示が著しく損なわれることになる。
【００３３】
そこで、表示モードを垂直配向モードとし、図６（ｂ）及び７（ｂ）に示すように、液晶配向制御構造の形状を、対称性に優れた十字形とすることにより、個々の副画素の視角特性を揃えることができる。また、図６（ａ）及び７（ａ）に示すように、ＲＧＢの副画素に対してＣＹＭの副画素の面積を略１／２に設計することにより、十字形の液晶配向制御構造を効率的に配置することができる。なお、この副画素の比率は、各サブ画素間の応答速度の違いを可能な限り少なくする上でも、適していると考えられる。
【００３４】
このように、画素の設計を個々の副画素の視角特性を（好ましくは、応答特性も含めて）揃えることにより、多原色カラー表示液晶パネルの表示品質を向上させることができる。特に、垂直配向型の液晶表示パネルにおいては、現状、マルチドメイン構造の採用が必須であるため、ドメイン制御手段として十字形の配列パターンを用いることにより、個々の副画素の特性を容易に一致させることができる。また、図８（ｂ）及び９（ｂ）に示すように、十字形の配列パターンは、１行目に配列された３つの副画素と２行目に配列された３つの副画素との間の境界線が屈曲しているレイアウトにも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例１に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例２〜４に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
【図３】比較例２に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例５及び６に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
【図５】比較例３に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施例７に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、実施例７に係る液晶配向制御構造の構成を示す平面模式図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施例８に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、実施例８に係る液晶配向制御構造の構成を示す平面模式図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施例９に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、実施例９に係る液晶配向制御構造の構成を示す平面模式図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施例１０に係るカラーフィルタの構成を示す平面模式図であり、（ｂ）は、実施例１０に係る液晶配向制御構造の構成を示す平面模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０Ｂ、５０Ｂ：青色の着色層（青色の副画素）
１０Ｃ、５０Ｃ：シアン色の着色層（シアン色の副画素）
１０Ｇ、５０Ｇ：緑色の着色層（緑色の副画素）
１０Ｍ、５０Ｍ：マゼンタ色の着色層（マゼンタ色の副画素）
１０Ｒ、５０Ｒ：赤色の着色層（赤色の副画素）
１０Ｙ、５０Ｙ：黄色の着色層（黄色の副画素）
１１、５１：ブラックマトリックス（遮光層）
１２：液晶配向制御構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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